经典力学与物理学的革命(粤教版).ppt

牛顿在前人研究的基础上 ,取得了非凡的成就.运动 三定律和万有引力定律成 功地描述了天上行星、卫 星、彗星的运动，又完满 地解释了地上潮汐和其他 物体的运动。此后人们认 为自然界的一切已知运动 都可以通过牛顿(经典)力 学定律来解释.因此牛顿( 经典)力学被看作是科学 解释的最高权威和最后标 准。 物理学发展到19世 纪末期,可以说已经 达到了相当完美,成 熟的程度.物理学的 辉煌成就，使得不少 物理学家踌躇满志、 沉溺于欢快陶醉之中 ，于是产生了这样一 种看法：物理学的大 厦已经落成，今后物 理学家用不着再干什 么了,只需要把各种 数据测得精确些就行 了. 然而，此刻在物理学的 万里晴空中却飘来了两朵 乌云，物理学上出现了一 系列新的发现。这些无法 用经典物理学解释的新发 现，使经典物理学陷入了 危机。第一朵与迈克尔逊 实验有关，第二朵与黑体 辐射有关。正是这两朵乌 云的飘动，引来了20世纪 物理学革命的暴风骤雨， 使整个自然科学进入了一 个崭新的阶段。这“两朵乌 云”成为20世纪伟大物理学 革命的导火线。 事隔不到一年,就从第 一朵乌云中降生了相 对论,紧接着从第二朵 乌云中降生了量子论. 经典物理学的大厦被 彻底动摇.事实上，在 十九世纪末，光电效 应、原子光谱和原子 的稳定性等实验事实 也接二连三地和经典 物理学的理论发生了 尖锐的对立. 量子论 的建立,使人类对物质 的认识由宏观世界进 入微观世界. 光子说:help!放 我出去啊! 由于光的颜色随着温度的升高 而改变.对黑体辐射进行研究 就能知道黑色物体的热能辐射 规律. 研究热能辐射与光波波长的关系 实验结果:光谱范 围很广,当温度升 高时,光谱的峰值 发生变化,即辐射 出来的光的强度 会随波长发生变 化. 维恩公式:短波符合,长波不合 瑞利金斯公式:长波符合,短 波不合, 出现”紫外灾难” 普朗克公式: 在波长很短,它回到了维恩公 式,当波长较长,又回到了瑞利 金斯公式. 能量不是连续发射的,而是一份一份地发射出去.就象 炮弹那样一发一发地发射出去.每一份就是一个最小的 能量单位称为”能量子”.普朗克还进一步提出了能量子 与频率成正比的观点.如果能量子的能量用E表示,它的 数值等于辐射的频率v乘以一个常量h,即E=hv其中h称 为普朗克常量,实验测得等h=6.6310-34js 爱因斯坦 在光的发射和吸收过 程中,能量是不连续的; 在空间传播的过程中, 辐射能量也是不连续 的,也是由一个个能量 子组成.这些能量子叫 光量子,也叫”光子”光 子的能量也是hv.光子 说成功地解释了经典 物理所遭遇的另一难 题-光电效应. 光照射在金属上时,电 子就”吃掉”光子而获得 能量.电子有了能量就 有力气挣脱原子核的束 缚并跑出原子成为自己 电子.每个光子的能量 是由频率决定的.频率 低的能量就少,频率高 的能量就大.当光照射 到金属上时,每个电子 只能吸收一个能量足够 大的光子.吸收后才能 从金属中逃逸出来. 联接 托马斯-杨 光电效应-光是粒子 光的干涉实验-光是波 爱因斯坦说:光具有波粒二 象性.光既是波也是粒子. 在宏观上,大量光子传播往 往表现为波动性,在微观上 ,个别光子在与其他物质发 生作用时往往表现为粒子 性. 氢原子的能级图 赖曼系 巴耳末系 帕邢系 玻尔的氢原子理论 量子力学的建立与意义 普朗克的能量子假说揭开了物理学上崭新的一 页,它带领我们深入到微观世界的研究领域,认识微观世 界中一系列有别于宏观世界的特性和规律,揭示自然界的 多样性和神秘性. 20世纪是科学技术飞速发展和知识信息大爆炸的时代, 最有影响的科学进展包括相对论,量子论,宇宙大爆炸理论, 遗传密码的破译,电子计算机和因特网的兴起,在这些进展 中,量子力学处在一个最为独特的位置. 没有量子力学,核能发电,核武器,激光,半导体元件, 以及今天的计算机通信工程,所有这些工程都不可 能发生. 第一朵与迈克尔逊试验有关，第二朵与黑体辐射有关 瑞利-金斯公式 用维恩和瑞利-金斯公式凑出来的 不连续的 E=hv E表示一个能量子的能量 h表示普郎克常 量V表示发射频率 成功地解释了光电效应 光具有粒子性 只能吸收一个光子,这个光子的频率(能量)必须足够 大,足以使电子脱离金属的吸引而逃逸出来 E=hv 托马斯-杨 波动性 波粒二象性 粒子性 波动性 物 理 学 与 各 学 科 的 结 合 化学:化学热力学,化学动力学 ,催化理论